《可编程控制器应用技术》目标模块任务

《可编程控制器应用技术》目标模块任务

自动化生产过程中，经常遇到物料的自动传送、分拣、加工、装配等自动工艺过程，这些过程往往按照一定的顺序进行。在工业控制领域中，顺序控制的应用很广，尤其在机械行业，几乎无一例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。PLC的设计者们继承了顺序控制的思想，为顺序控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能指令，称为顺序控制继电器指令或步进指令，如西门子公司的S7-200系列PLC的SCRPLC的STL指令等，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。

通过5项与本模块相关的任务的实施，在进一步熟练掌握定时器、计数器、数据处理指令、比较指令、逻辑运算指令等指令的基础上，掌握PLC的转换指令、程序控制指令和功能指令，掌握运用功能图设计PLC控制程序的方法，对采用PLC控制的自动生产过程中的相关任务进行编程与实现；进一步掌握PLC的接线方法，能够熟练运用编程软件进行联机调试。任务4-1传送带控制任务4-2装配流水线控制

任务4-3自动送料装车控制任务4-4组合机床动力滑台控制任务4-5机械手控制学习目标

任务4-1传送带控制任务目标（1）掌握顺序控制设计方法。（2）掌握功能图的绘制。（3）掌握采用触点、线圈指令实现功能图的PLC程序设计。（4）能运用“顺序控制”设计法，采用触点、线圈指令实现传送带控制程序，并且能够熟练运用编程软件进行联机调试。

任务4-1传送带控制前导知识

顺序控制设计法（又称功能图设计法或状态流程图设计法）实际上属于逻辑设计法的一种。顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段[这些阶段称为步（Step）]，并利用编程元件（如辅助继电器M和顺序控制继电器S）来代表各步。这种设计方法容易被初学者接受，程序的调试、修改和阅读也很容易，并且缩短了设计周期，提高了设计效率。

任务4-1传送带控制前导知识1.功能图的概念

功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言。因此，功能图也可用于不同专业的人员进行技术交流。图示为功能图的的一般形式。它的组成要素有：步、转换、转换条件、有向连线和动作等组成。

任务4-1传送带控制前导知识1.功能图的概念－1)步与动作

（1）步的划分：分析被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。

任务4-1传送带控制前导知识1.功能图的概念－1)步与动作

（1）步的划分：分析被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。

步的划分应以PLC输出量状态的变化来划分，因为我们是为了设计PLC控制的程序，所以PLC输出状态没有变化时，就不存在程序的变化。

步:根据PLC输出量的状态划分，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步，如图a）所示，某液压动力滑台的整个工作过程可划分为四步，即：0步A、B、C均不输出；1步A输出；2步A、C输出；3步C输出。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变。

任务4-1传送带控制前导知识1.功能图的概念－1)步与动作

（1）步的划分：分析被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。步:也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象的状态变化应该是由PLC输出状态变化引起的，如图b）所示，初始状态是停在原位不动，当得到起动信号后开始快进，快进到加工位置转为工进，到达终点加工结束又转为快退，快退到原位停止，又回到初始状态。因此，液压滑台的整个工作过程可以划分为停止（原位）、快进、工进、快退四步。但这些状态的改变都必须是由PLC输出量的变化引起的，否则就不能这样划分。例如：若从快进转为工进与PLC输出无关．那么快进、工进只能算一步。

任务4-1传送带控制前导知识1.功能图的概念－1)步与动作

（2）步的表示：步在功能图中用矩形框表示，框内的数字是该步的编号。步分为初始步、工作步两种形式。①初始步：顺序过程的初始状态用初始步说明。初始步用双线框表示，每个功能图至少应该有一个初始步。②工作步：工作步说明控制系统的正常工作状态。当系统正工作于某一步时，该步处于活动状态，称为“活动步”。

任务4-1传送带控制前导知识1.功能图的概念－(1)步与动作3）动作：所谓“动作”是指某步活动时，PLC向被控系统发出的命令，或被控系统应该执行的动作。动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。如果某一步有几个动作，可以用图示中的两种画法来表示，但并不隐含这些动作之间的任何顺序。

任务4-1传送带控制1.功能图的概念－1)步与动作

（3）动作当步处于活动状态时，相应的动作被执行。但应注意表明动作是保持型还是非保持型的。保持型的动作是指该步活动时执行该动作，该步变为不活动后继续执行该动作。非保持型动作是指该步活动时执行，该步变为不活动时动作也停止执行。一般保持型的动作在功能图中应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。前导知识

任务4-1传送带控制1.功能图的概念－2)有向连线、转换、和转换条件

步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明方向。步的活动状态进展是由转换来完成。转换是用与有向连线垂直的短划线来表示。步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转换与转换之间也同样不能直接相连，必须有步隔开。转换条件是与转换相关的逻辑命题。转换条件可以用文字语言、布代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线旁边。

前导知识

任务4-1传送带控制1.功能图的概念－2)有向连线、转换、和转换条件

确定各相邻步之间的转换条件是顺序控制设计法的重要步骤之一。转换条件是使系统从当前步进人下一步的条件。常见的转换条件有按钮、行程开关、计时器和计数器肋点的动作（通/断）等。如图，滑台由停止（原位）转为快进，其转换条件是按下起动按钮SB1（即SBl的常开触点接通）；由快进转为工进的转换条件是行程开关SQ2动作；由工进转为快退的转换条件是终点行程开关SQ3动作；由快退转为停止（原位）的转换条件是原位行程开关SQ1动作。转换条件也可以是若干个信号的逻辑（与、或、非）组合，如：A1·A2、B1+B2。前导知识

任务4-1传送带控制1.功能图的概念－3)转换的实现

步与步之间实现转换应同时具备两个条件：①前级步必须是“活动步”；②对应的转换条件成立。同时具备以上两个条件，才能实现步的转换，即所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动。例如图中n步为活动步的情况下转换条件c成立，则转换实现，即n+1步变为活动，而n步变为不活动。如果转换的前级步或后续步不止一个，则同步实现转换。各步的状态可用逻辑表达式表示，如第n步的状态可表示为Sn=(Sn-1b+Sn)Sn+1。前导知识

任务4-1传送带控制2.功能图的基本结构形式

根据步与步之间转换的不同情况，功能图有3种不同的基本结构形式：单序列、选择序列和并行序列。前导知识

任务4-1传送带控制前导知识2.功能图的基本结构形式

功能图除以上三种基本结构外，在绘制复杂控制系统功能图时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常采用“子步”的结构形式，可避免一开始就陷人某些细节中。此外在实际使用中还经常碰到一些特殊序列，如跳步、重复和循环序列等。

任务4-1传送带控制前导知识2.功能图的基本结构形式

功能图除以上三种基本结构外，在绘制复杂控制系统功能图时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常采用“子步”的结构形式，可避免一开始就陷人某些细节中。此外在实际使用中还经常碰到一些特殊序列，如跳步、重复和循环序列等。(a)跳步(b)重复(c)循环

任务4-1传送带控制前导知识3.功能图中应注意的问题1）循环系统的启动2）小闭环的处理

任务4-1传送带控制任务内容控制要求：①启动时，先启动最末的皮带机D，每间隔１s再依次起动C、B、A皮带机；②停止时，先停止最初的皮带机A，每间隔１s再依次停止B、C、D皮带机；③当某条皮带发生故障时，该机及前面的应立即停止，以后的每隔１s顺序停止。

任务4-1传送带控制制定计划工作计划:

在实际行动之前，预先对目标和行动方案作出选择和具体安排，计划是预测与构想，即预先进行行动安排；围绕预期的目标，采取具体行动措施的工作过程，随着目标的调整进行行动的调整。

任务4-1传送带控制任务实施1．分析控制要求，确定输入/输出设备通过对传送带控制要求的分析，可以归纳出：

6个输入设备：启动按钮SB1、停止按钮SB2、故障检测装置A～D；

4个输出设备：传送带电动机接触器KM1～KM4。

任务4-1传送带控制任务实施2．对输入/输出设备进行I/O地址分配

任务4-1传送带控制任务实施3．绘制PLC外部接线图图四节传送带的PLC外部接线图

任务4-1传送带控制任务实施4．功能图设计

任务4-1传送带控制任务实施4．功能图设计

任务4-1传送带控制任务实施4．功能图设计

任务4-1传送带控制任务实施5．PLC程序设计

任务4-1传送带控制任务实施5．PLC程序设计

任务4-1传送带控制任务实施5．PLC程序设计

任务4-1传送带控制任务实施5．PLC程序设计

任务4-1传送带控制任务实施6．安装配线按照PLC外部接线图进行配线，安装方法及要求与继电器控制电路相同。7．运行调试

任务4-1传送带控制检查评价成果展示

进行按任务检查与评价标准进行。成果展示、分组交流

任务4-1传送带控制相关知识1.使用触点、线圈指令的编程方式

触点、线圈指令是指PLC最基本的指令，如LD、A、O、＝等。各种型号的PLC都有这一类指令，所以这种编程方式适用于各种型号PLC。编程时先用辅助继电器M来代表各步。如图4-12中用辅助继电器～来代表皮带机的初始步和各工作步。该图中用特殊存储器作为初始启动信号。根据图4-12所示功能图，采触点、线圈指令并用典型的启动、保持、停止电路，分别画出控制～激活的电路，然后再用～来控制输出的动作，很容易得出如图4-13所示的梯形图程序。

任务4-1传送带控制相关知识2.使用触点、线圈指令的编程方式应注意的问题（1）不允许出现双线圈输出现象。如果某输出继电器在几步中都被接通，只能用相应步的辅助继电器常开触点的并联电路来驱动输出继电器的线圈。如图4-13中～的接通方式。（2）如果在功能图中含有仅由两步组成的小闭环，当采用触点及线圈指令编程时，则相应的步将无法被激活。应采取如图4-9（b）或如4-9（c）所示的方法加以处理。

任务4-1传送带控制相关知识实例：某组合机床液压动力滑台的控制要求如下。（1）液压动力滑台具有自动和手动调整两种工作方式，由转换开关SA进行选择：当SA接通时，为手动调整；当SA断开时，为自动方式。（2）选择自动工作方式时，其工作过程为：按下启动按钮SB1，滑台从原位开始快进，快进结束后转为工进，工进结束后转为快退，快退结束后停在原位，结束一个周期的自动工作。当再次按下启动按钮SB1，重复上述过程。其工作循环和液压元件动作表如图4-14所示。（3）选择手动调整工作方式时，用按钮SB2和SB3分别控制滑台的点动前进和点动后退。

任务4-1传送带控制相关知识

任务4-1传送带控制相关知识

用PLC的辅助继电器位M来代表功能图中的各步。用启动信号激活初始步后，通过选择开关SA（）建立自动和手动调整两个选择序列。当SA断开时，通过它的常闭触点进入自动工作方式（），按下启动按钮SB1（），系统开始工作，并按照快进（）→工进（）→快退（）的步骤自动顺序进行，当最后的工步完成时，自动返回初始步，以确保下一次自动工作的启动。当SA（）闭合时，通过它的常开触点激活手动调整方式，此方式下，按下SB2（）或SB3（）可实现相应的调整工步并自锁，直到后续工步开启才能关断。为实现SB2（）或SB3（）的点动调整，可采用调整按钮的常开触点和常闭触点分别作为调整工步的激活条件和关断条件，调整结束后，自动激活初始步，从而保证了后续工步的顺利进行。如果SA（）的状态没有发生变化，点动调整结束后仍回到手动工作步。

任务4-1传送带控制相关知识

为使液压动力滑台只有在原位时才可以开始自动工作，采用了SA（）与SQ1（）相“与”作为进入自动工作的转换条件。当处于自动工作的步（原位）时，在按SB1（）之前如果又重新选择点动应能返回到手动调整工作方式的工作步，所以在步后加SA（）用以返回到步。同理，当处于手动工作方式的步时，也应能返回自动工作方式，因此在步之后又加SA·SQ1（·）用以返回自动状态。但应当注意，此时从步M0.1→步或从步M0.5→步将构成小闭环，为保证手动与自动方式的顺利转换，需增加两个空步和。液压动力滑台的功能图如图4-15所示。

任务4-1传送带控制相关知识图4-15液压动力滑台功能图

任务4-1传送带控制任务训练

如图4-16所示为两种液体混合装置，SL1、SL2、SL3分别为高、中、低液位传感器，当液位淹没时接通。液体A、B分别由液体A电磁阀和液体B电磁阀控制注入液体混合装置，混合液由混合液电磁阀控制放出，M为搅匀电动机。图4-16两种液体混合装置

任务4-1传送带控制任务训练控制要求：1）初始状态